曹承龍

(安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院 雪巖貿(mào)易學(xué)院, 安徽 合肥 230601)

基于博弈模型的供應(yīng)鏈企業(yè)合作創(chuàng)新

曹承龍

(安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院 雪巖貿(mào)易學(xué)院, 安徽 合肥 230601)

為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)變革的常態(tài)化，供應(yīng)鏈企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新合作機(jī)制以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。針對(duì)由生產(chǎn)商與銷(xiāo)售商構(gòu)成的二級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，分別利用動(dòng)態(tài)博弈和合作博弈兩種模型推演出創(chuàng)新度與利潤(rùn)的均衡解，發(fā)現(xiàn)企業(yè)合作時(shí)創(chuàng)新度更強(qiáng)，獲得的利潤(rùn)更多。在企業(yè)合作前提下探討創(chuàng)新度、創(chuàng)新利潤(rùn)和產(chǎn)量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新遵循規(guī)模經(jīng)濟(jì)理論，創(chuàng)新利潤(rùn)隨產(chǎn)品生命周期呈曲線變化。最后，針對(duì)產(chǎn)品初創(chuàng)期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期各階段，為合作企業(yè)創(chuàng)新提出相應(yīng)建議。

合作創(chuàng)新；產(chǎn)品生命周期；供應(yīng)鏈；企業(yè)；博弈論

當(dāng)前，創(chuàng)新已經(jīng)成為全球性的熱點(diǎn)議題，世界各國(guó)均把創(chuàng)新作為國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略。我國(guó)政府提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的號(hào)召，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略。2015年，我國(guó)研究與開(kāi)發(fā)投入占GDP的比重達(dá)到2.1%[1]，企業(yè)對(duì)全社會(huì)研發(fā)經(jīng)費(fèi)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)為76.8%，投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)達(dá)到10 881.3億元[2]，企業(yè)已經(jīng)成為國(guó)家的創(chuàng)新主體。然而，在企業(yè)群體中，占企業(yè)總數(shù)99.7%的是中小微型企業(yè)，其創(chuàng)新能力不強(qiáng)，大多數(shù)中小微型企業(yè)仍處于價(jià)值鏈底端，高成本、高庫(kù)存、低效益的困境在短時(shí)期內(nèi)難以改變。

針對(duì)企業(yè)創(chuàng)新難問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度予以研究，取得了一系列成果。Baldwin等從設(shè)計(jì)費(fèi)用、溝通費(fèi)用、生產(chǎn)費(fèi)用和交易費(fèi)用4個(gè)方面對(duì)比分析了獨(dú)立創(chuàng)新和協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展前景，指出協(xié)同創(chuàng)新是企業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)[3]。徐偉等利用實(shí)例說(shuō)明了在同樣市場(chǎng)背景和創(chuàng)新條件下，合作比不合作會(huì)給供應(yīng)鏈帶來(lái)更多的利潤(rùn)；在不同市場(chǎng)背景下，平等合作與主從合作帶給供應(yīng)鏈的總利潤(rùn)是相同的[4]。黃敏鎂對(duì)制造商、供應(yīng)商協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，雙方合作的概率與合作超額收益，以及單獨(dú)研發(fā)收益的正負(fù)相關(guān)性等問(wèn)題進(jìn)行了研究[5]。張軍果等指出，企業(yè)合作創(chuàng)新能夠達(dá)到帕累托最優(yōu)，并通過(guò)討價(jià)還價(jià)模型確定了剩余利潤(rùn)的分配[6]。陶愛(ài)萍等對(duì)科技型小微企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的機(jī)制和主要模式進(jìn)行了探討[7]。李煜華等對(duì)科技型小微企業(yè)與大企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新動(dòng)態(tài)演化博弈模型進(jìn)行了研究，并分析了雙方在創(chuàng)新中的動(dòng)態(tài)演化[8]。

學(xué)者們的研究成果多集中于企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新和利潤(rùn)分配等方面，很少有學(xué)者將產(chǎn)品生命周期、企業(yè)創(chuàng)新度和利潤(rùn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究。對(duì)此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用博弈論對(duì)二級(jí)供應(yīng)鏈企業(yè)的創(chuàng)新度、利潤(rùn)分別求解并進(jìn)行比較，探討在產(chǎn)品生命周期的不同階段企業(yè)合作創(chuàng)新的利潤(rùn)曲線。

一、供應(yīng)鏈企業(yè)的博弈模型

研究生產(chǎn)商和銷(xiāo)售商的博弈，可反映生產(chǎn)商和銷(xiāo)售商聯(lián)盟的博弈，以及下游企業(yè)聯(lián)盟和上游企業(yè)聯(lián)盟的博弈情況。

(一)模型變量定義

以單一生產(chǎn)商M和單一銷(xiāo)售商S構(gòu)成二級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)為研究對(duì)象。市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)格為P，出廠商品價(jià)值為W，生產(chǎn)成本為CM，銷(xiāo)售成本為CS，創(chuàng)新總成本為Cx，x為企業(yè)的創(chuàng)新度；b為創(chuàng)新投入的比例常數(shù)，其值為較大的正值(b>0)，μ為某一博弈企業(yè)承擔(dān)創(chuàng)新總成本的比例，RM為生產(chǎn)商創(chuàng)新投入獲取的單位產(chǎn)品收益，RS為銷(xiāo)售商創(chuàng)新投入獲取的單位產(chǎn)品收益。其中x，μ為未知量，P、W、CM、CS、b、RM、RS的數(shù)值均為可測(cè)知的常數(shù)。

生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S作為理性經(jīng)濟(jì)人，都以追求企業(yè)利潤(rùn)最大化為原則。因此，生產(chǎn)商M的基本利潤(rùn)函數(shù)為：

πM=(W-CM)Q。

(1)

銷(xiāo)售商S的基本利潤(rùn)函數(shù)為：

πS=(P-W-CS)Q。

(2)

(二)動(dòng)態(tài)博弈模型

在完全信息的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S的利潤(rùn)相對(duì)穩(wěn)定。然而在現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)中，生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S的信息不對(duì)稱(chēng)，雙方進(jìn)行動(dòng)態(tài)博弈競(jìng)爭(zhēng)。隨著創(chuàng)新促進(jìn)企業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)的作用顯現(xiàn)，生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S的創(chuàng)新意識(shí)逐步增強(qiáng)，投入的創(chuàng)新成本不斷增加，但上下游企業(yè)采取行動(dòng)的順序有先后之分。

假設(shè)銷(xiāo)售商S知道生產(chǎn)商M的出貨量，為了擴(kuò)大市場(chǎng)銷(xiāo)售量和加快資金周轉(zhuǎn)，銷(xiāo)售商S主導(dǎo)先行啟動(dòng)創(chuàng)新行動(dòng)，生產(chǎn)商M在獲悉銷(xiāo)售商S的信息，并了解到銷(xiāo)售商S的行動(dòng)策略后，會(huì)隨后做出跟進(jìn)策略。若投入的創(chuàng)新總成本Cx為bx2，生產(chǎn)商M愿意分擔(dān)創(chuàng)新總成本的比例為μ，銷(xiāo)售商S分擔(dān)創(chuàng)新總成本的比例為1-μ。兩個(gè)企業(yè)之間動(dòng)態(tài)博弈競(jìng)爭(zhēng)可以用斯坦伯格模型[9]39-51推演求解。

銷(xiāo)售商S和生產(chǎn)商M的利潤(rùn)函數(shù)分別為：

(3)

(4)

(三)合作博弈模型

生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S經(jīng)過(guò)多輪博弈之后，雙方加強(qiáng)了信息溝通，業(yè)務(wù)關(guān)系逐步牢固，企業(yè)追逐個(gè)體利潤(rùn)最大化轉(zhuǎn)向追求雙方整體利益最大化，上下游企業(yè)間的合作競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系被合作共贏關(guān)系所替代。

π*=(P-CS-Cm+Rsx*+Rmx*)Q-b(x*)2。

(四)兩種模型均衡解的比較

1.兩種模型的創(chuàng)新度比較

已知?jiǎng)討B(tài)博弈模型求得生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S的創(chuàng)新度x，合作博弈模型求得生產(chǎn)商M和銷(xiāo)售商S的整體創(chuàng)新度x*，計(jì)算可得：

2.兩種模型的利潤(rùn)比較

結(jié)論1：在創(chuàng)新投入的比例常數(shù)b相同的情況下，合作博弈模型下的創(chuàng)新度大于動(dòng)態(tài)博弈模型下的創(chuàng)新度，企業(yè)合作時(shí)的創(chuàng)新度更強(qiáng)。

結(jié)論2：合作博弈模型下生產(chǎn)商和銷(xiāo)售商作為整體參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)獲取的利潤(rùn)，大于動(dòng)態(tài)博弈模型下生產(chǎn)商和銷(xiāo)售商的利潤(rùn)之和。

由此可知，合作創(chuàng)新是上下游企業(yè)博弈競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)選策略。然而，對(duì)于供應(yīng)鏈系統(tǒng)而言，持續(xù)創(chuàng)新能否確保企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)間應(yīng)采取怎樣的合作創(chuàng)新模式需要進(jìn)一步探討。

二、合作創(chuàng)新度、創(chuàng)新利潤(rùn)與產(chǎn)量的關(guān)系

創(chuàng)新能夠提高企業(yè)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)，而且，選擇合作伙伴共同創(chuàng)新，還能夠帶來(lái)更多的利潤(rùn)，合作創(chuàng)新已經(jīng)成為促進(jìn)企業(yè)增效增利的重要途徑。

綜上分析，可得出以下結(jié)論：

結(jié)論4：合作創(chuàng)新度與產(chǎn)量之間存在線性關(guān)系，呈正相關(guān)變化；

結(jié)論5：產(chǎn)量與合作創(chuàng)新利潤(rùn)之間為指數(shù)函數(shù)關(guān)系，產(chǎn)量變動(dòng)促使創(chuàng)新利潤(rùn)以幾何級(jí)數(shù)變動(dòng)。

三、產(chǎn)品合作創(chuàng)新的利潤(rùn)曲線

合作創(chuàng)新能夠降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)量，加速企業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)。然而，合作創(chuàng)新需要投入成本，持續(xù)創(chuàng)新能否給合作企業(yè)帶來(lái)利潤(rùn)的持續(xù)增長(zhǎng)，需要進(jìn)行論證。

和

可得：

結(jié)論6：當(dāng)合作創(chuàng)新利潤(rùn)等于創(chuàng)新總成本時(shí)，創(chuàng)新收入達(dá)到最大值。此時(shí)，創(chuàng)新邊際利潤(rùn)等于創(chuàng)新邊際成本。

說(shuō)明持續(xù)的創(chuàng)新投入并不能給合作企業(yè)帶來(lái)持續(xù)的利潤(rùn)增長(zhǎng)。但企業(yè)合作創(chuàng)新同樣遵循規(guī)模經(jīng)濟(jì)理論，在一定時(shí)期內(nèi)，增加創(chuàng)新投入能夠降低企業(yè)成本獲得利潤(rùn)增長(zhǎng)，當(dāng)創(chuàng)新投入一旦超出了最優(yōu)狀態(tài)，創(chuàng)新利潤(rùn)的增長(zhǎng)率小于創(chuàng)新投入率，創(chuàng)新就出現(xiàn)了規(guī)模不經(jīng)濟(jì)。

因而，為了實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，供應(yīng)鏈企業(yè)通過(guò)加強(qiáng)合作創(chuàng)新降低產(chǎn)品成本、增加產(chǎn)量獲取更多利潤(rùn)。由結(jié)論4、結(jié)論5可知，合作創(chuàng)新降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的邊際利潤(rùn)，為了追求規(guī)模效應(yīng)，合作企業(yè)最大可能地?cái)U(kuò)大產(chǎn)量并搶占市場(chǎng)份額，創(chuàng)新利潤(rùn)也就不斷增長(zhǎng)。隨著市場(chǎng)需求趨于飽和，產(chǎn)品邊際利潤(rùn)降低，產(chǎn)品銷(xiāo)售量和利潤(rùn)持續(xù)下降，直到產(chǎn)品無(wú)利可圖而退出市場(chǎng)。

合作創(chuàng)新滿(mǎn)足一般產(chǎn)品的生命周期變化趨勢(shì)，合作創(chuàng)新利潤(rùn)隨產(chǎn)量增減變化，在產(chǎn)品生命周期中呈非線性走勢(shì)。具體表現(xiàn)為：在產(chǎn)品初創(chuàng)期，企業(yè)合作創(chuàng)新利潤(rùn)由零開(kāi)始緩慢增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)成長(zhǎng)期的利潤(rùn)快速增長(zhǎng)，在成熟期產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到最高峰，創(chuàng)新利潤(rùn)也達(dá)到最大值(即驗(yàn)證結(jié)論3)，之后產(chǎn)量的增加比率小于生產(chǎn)要素增加的比率，企業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)規(guī)模收益遞減的趨勢(shì)，緩慢(或快速)進(jìn)入產(chǎn)品衰退期，直到產(chǎn)品退出市場(chǎng)，創(chuàng)新利潤(rùn)最終趨于零。因此，在產(chǎn)品生命周期中，合作創(chuàng)新利潤(rùn)的圖形可表示為過(guò)原點(diǎn)、開(kāi)口向下的拋物線，如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品生命周期的創(chuàng)新利潤(rùn)曲線

雖然合作創(chuàng)新不能夠改變產(chǎn)品生命周期規(guī)律，但可以延長(zhǎng)或縮短產(chǎn)品生命周期，有利于企業(yè)調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)博弈模型分析可知，合作創(chuàng)新不僅可以?xún)?yōu)化資源配置，降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，而且可以降本增效，為企業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)，合作創(chuàng)新已成為驅(qū)動(dòng)企業(yè)發(fā)展的主動(dòng)力。然而，企業(yè)合作創(chuàng)新也是一把雙刃劍，適度的創(chuàng)新投入能夠給企業(yè)帶來(lái)利潤(rùn)增長(zhǎng)，促進(jìn)企業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展；過(guò)度的創(chuàng)新投入也會(huì)耗費(fèi)企業(yè)資源，不利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對(duì)此，提出如下建議：

在產(chǎn)品初創(chuàng)期，由于用戶(hù)對(duì)新產(chǎn)品的認(rèn)可度不高，市場(chǎng)需求不明確，產(chǎn)品只能小批量生產(chǎn)，銷(xiāo)售量增長(zhǎng)緩慢。因此，為了降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)一方面要做好商業(yè)信息安全保護(hù)，防止產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息和技術(shù)信息泄露；另一方面，企業(yè)需要爭(zhēng)取社會(huì)資源的風(fēng)險(xiǎn)投資，廣泛收集市場(chǎng)信息，調(diào)整產(chǎn)品銷(xiāo)售策略，增加新產(chǎn)品銷(xiāo)量。

在產(chǎn)品成長(zhǎng)期，企業(yè)發(fā)展前景較好，但產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)者也在增多，為了最大限度地提高銷(xiāo)量，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，企業(yè)應(yīng)建立供應(yīng)鏈聯(lián)盟開(kāi)展合作創(chuàng)新。一方面，聯(lián)盟式創(chuàng)新可以?xún)?yōu)化資源配置，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)多方共贏；另一方面，穩(wěn)定的供應(yīng)鏈聯(lián)盟，能夠增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，搶占市場(chǎng)份額，擴(kuò)大產(chǎn)品知名度，轉(zhuǎn)移并創(chuàng)立產(chǎn)品品牌。

在產(chǎn)品成熟期，規(guī)?；a(chǎn)使產(chǎn)品成本大幅降低，潛在消費(fèi)者逐漸轉(zhuǎn)化為實(shí)際購(gòu)買(mǎi)者，市場(chǎng)需求量趨于飽和，產(chǎn)品銷(xiāo)售增長(zhǎng)緩慢，同類(lèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。為了穩(wěn)定產(chǎn)品市場(chǎng)的占有率，企業(yè)需要加強(qiáng)供應(yīng)鏈聯(lián)盟的深度合作，優(yōu)化產(chǎn)品性能特征，為消費(fèi)者提供差異化、個(gè)性化定制服務(wù)，以提高產(chǎn)品的附加值，進(jìn)而提升客戶(hù)滿(mǎn)意度，擴(kuò)大產(chǎn)品銷(xiāo)售。

在產(chǎn)品衰退期，用戶(hù)需求轉(zhuǎn)移到新產(chǎn)品和替代品，產(chǎn)品銷(xiāo)售量大幅下降，市場(chǎng)份額不斷萎縮，經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)不斷降低。面對(duì)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的乏力和經(jīng)營(yíng)效益的下滑，企業(yè)應(yīng)主動(dòng)整合同類(lèi)企業(yè)資源，進(jìn)行商業(yè)模式創(chuàng)新和管理服務(wù)創(chuàng)新，加強(qiáng)忠誠(chéng)客戶(hù)的黏性，減緩客戶(hù)流失率。另外，企業(yè)也應(yīng)該通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)品升級(jí)換代。

總之，在產(chǎn)品生命周期的不同階段，供應(yīng)鏈系統(tǒng)都應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新，優(yōu)選產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)策略，快速提升產(chǎn)品銷(xiāo)量，從而實(shí)現(xiàn)合作多方的利益共贏。

[1] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].(2016-02-29)[2017-01-14]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201602/t20160229_1323991.html.

[2] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 2015年全國(guó)科技經(jīng)費(fèi)投入統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].(2016-11-11)[2017-01-14]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201611/t20161111_1427139.html.

[3] BALDWIN C,HIPPEL E V. Modeling a Paradigm Shift: From Producer Innovation to User and Open Collaborative Innovation[J].Organization Science,2011(6):1399-1417.

[4] 徐偉,鄭石橋,陳丹萍.閉環(huán)供應(yīng)鏈中制造商與銷(xiāo)售商合作創(chuàng)新模型研究[J].中國(guó)管理科學(xué),2014(7):116-123.

[5] 黃敏鎂.基于演化博弈的供應(yīng)鏈協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)合作機(jī)制研究[J].中國(guó)管理科學(xué),2010(6):155-162.

[6] 張軍果,任浩.供應(yīng)鏈上下游企業(yè)合作研發(fā)博弈分析[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007(2):206-210.

[7] 陶愛(ài)萍,宋秋菊.科技型小微企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新與戰(zhàn)略聯(lián)盟研究[J].企業(yè)經(jīng)濟(jì),2014(1):95-98.

[8] 李煜華,劉洋,胡瑤瑛.科技型小微企業(yè)與科技型大企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新策略研究：基于動(dòng)態(tài)演化博弈視角[J].科技進(jìn)步與對(duì)策,2015(3):90-93.

[9] 侯定丕.博弈論導(dǎo)論[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2004.

SupplyChainEnterpriseCooperativeInnovationBasedonGameModel

CAO Chenglong

(Xueyan Trade College, Anhui Finance and Trade Vocational College, Hefei 230601, China)

In order to adapt the normalization of the Internet economy changes, supply chain enterprises need to innovate cooperation mechanism to fit the economic development. For the two echelon supply chain system of producers and sellers, based on the dynamic game and the cooperative game models, the equilibrium solutions of innovation degree and maximum profit were derived. The results show that both the innovation degree and the profit under the enterprise cooperation pattern are more than those under enterprise non-cooperation pattern. Based on the conclusion, the paper discusses the relationship between innovation degree, innovation profit and output. The study shows that innovation follows the theory of scale economy, and we give the innovation profit curve in product life cycle. Finally, for the problem of cooperative innovation during the different stages of the product life cycle, we put forward some suggestions for cooperative enterprises during product’s early stage, growth stage, mature period and recession period.

cooperative innovation; product life cycle; supply chain; enterprise; game theory

2017-08-20

2017年安徽省社會(huì)科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展研究重大課題“大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐的安徽創(chuàng)新型發(fā)展新引擎研究”(2017ZD005)；安徽省高校人文社科研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于信息博弈的移動(dòng)商務(wù)價(jià)值鏈優(yōu)化研究”(SK2015A578)；2016年高校優(yōu)秀中青年骨干人才國(guó)內(nèi)外訪學(xué)研修重點(diǎn)項(xiàng)目(gxfxZD2016305)

曹承龍(1973—)，男，安徽霍邱人，安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院雪巖貿(mào)易學(xué)院副教授，研究方向?yàn)殡娮由虅?wù)和信息管理。

F224.32

A

1008—4444(2017)05—0050—04

(責(zé)任編輯：蔡洪濤)